关于钢结构在建筑结构设计中存在的问题及其应对措施

杨洪磊

随着社会不断的发展进步，建筑领域也发生了较大的变革。从传统砖石结构建筑模式逐渐转变为钢结构模式，使现代建筑更好地发挥使用价值。文章通过对钢结构在建筑结构设计中存在的问题及其应对措施进行研究，旨在能够有效规避钢结构的不足之处，全面发挥其建筑优势作用，更好地推动我国建筑行业的发展。

一、建筑结构设计中的钢结构概述

钢结构是现代建筑的主要建造方式之一，钢结构顾名思义是源于建筑结构设计中主要的材料都是由钢材质构成。建筑结构中的钢结构技术中主要应用钢板制作成建筑构造中的梁、柱、架等建筑基本构件，并通过焊接、螺栓等方式将钢板制作成不同建筑构件进行连接，最终应用于整个建筑施工当中。钢结构在现代建筑中被广泛应用的主要原因是钢材的性能因素，钢材具有抗变形能力强、强度大、韧性和刚度好等优势，在高层建筑和复杂建筑当中能够被更好地应用于建筑结构当中，从而提高建筑物的稳定性和承载性。

二、建筑结构设计中应用钢结构的优势

1.钢结构具有节约面积的优势

钢结构在建筑施工中，运用钢板材质来替代传统的砖石以及混凝土，能够以更小的空间占用来实现同等的建筑需求。钢材的支撑性等优势较为显著，运用钢结构能够最大程度地减少建筑物结构设计中的柱梁结构以及厚墙面的使用等，从而能够提高建筑物的实际使用面积。

2.钢结构具有性能稳定的优势

钢材本身具有较好的延展性、刚性等性能优势，在建筑结构中利用钢材的性能特点，能够极大提高建筑物的安全稳定性，尤其在面对自然灾害，如地震、台风等的侵袭时，钢结构能够有效减低建筑物倒塌和损坏的可能性，从而提高建筑使用者的人身和财产安全。

3.钢结构具有节能环保的优势

钢结构的主要材料是钢材，而钢材相对于传统建筑中的混凝土、砂石等材料更具环保优势。钢材在建筑应用后能够被有效回收，重新投入加工制作流程中被循环使用，从而能够最大程度地降低建筑垃圾的产生。钢结构还具有较好的节能优势，目前建筑施工中主要使用节能型的有夹心钢板等材料，这类钢材的保温性非常好，能够有效阻隔室内温度散失，降低了建筑使用者对电采暖以及燃煤采暖的需求，起到显著的节能成效。

4.钢结构具有缩短工期的优势

钢结构建筑部件能够利用工业流水线大规模生产定制，可以与建筑设计和施工进行有效结合，使钢结构的设计、生产、施工实现一体化，通过钢结构的集成应用提高建筑施工效率。在传统建筑施工中，往往需要大量的人力才能够保证砖石和混凝土等材料的施工环节，而钢结构材料轻便易安装，使施工速度得到极大提升，一般来讲相对于传统建筑工期，钢结构建筑技术能够缩短三分之一左右的时间，大大减少基础造价和工期，是建筑行业发展进步的重要标志。

三、建筑结构设计中钢结构存在的问题

1.钢结构的易腐蚀问题

钢结构属于钢材材料，钢结构部件的外壁较薄，在有腐蚀性的环境中容易受到侵蚀从而影响建筑物的整体质量。钢结构在使用中应当避免接触雨水等腐蚀性环境，并应当在钢结构外壁上涂刷防潮防水涂料。由于目前的防水防潮涂料经过一段时间后，其防水防潮性能会明显降低，从而使钢结构部件腐蚀上锈。虽然可以通过定期的维护保养来解决上述问题，但由于人工及材料成本支出较多，使得钢结构的易腐蚀问题仍然是建筑结构设计中亟待解决的问题。

2.钢结构的不耐火和热问题

钢结构材质的建筑施工材料在遇到明火后容易发生蓝脆和徐变现象，导致钢材强度明显降低。在极高温度下，钢材会呈现塑性改变，这时的钢结构几乎没有支撑负载能力，使得建筑物也同时呈现出坍塌等危险隐患。

3.钢结构的工艺复杂问题

钢结构是属于钢板以及螺栓等衔接才能够完成的建筑施工技术，钢结构工艺相对复杂，在工艺复杂的情况下更容易出现质量问题。如钢结构中的钢板等需要焊接进行结合，焊缝如果出现裂痕，就会引起焊缝两侧的钢板断开，从而引起建筑质量问题。另外，焊缝焊接工序也会影响钢结构的稳定性，如焊缝的走向、焊接材料的选择以及焊接预热等都会影响焊缝以及钢板的质量。

4.钢结构的易变形问题

钢结构虽然具有较好的刚度和强度，但在外部使用环境中随着钢结构使用时间的延长，钢结构也容易暴露出质量问题。如随着钢结构的使用，其负载承重累积增加，很多钢结构建筑部件会出现弯曲变形的现象，在建筑物使用过程中埋下安全隐患。

5.钢结构的施工技术问题

由于传统砖石和混凝土施工历史较长，很多施工人员仍然习惯于按照传统施工方式开展建筑施工过程，对钢结构的制作和施工技术相对比较生疏，并且很多施工实施人员没有经过专业的钢结构施工培训，对钢结构的科学施工技术和方法掌握情况较为薄弱，导致钢结构施工过程中容易出现施工问题。

6.钢结构的设计问题

建筑结构设计中的钢结构技术应用，主要依赖于建筑技术人员对建筑整体要求的理解和把握。在钢结构施工中除了要考虑钢结构本身的质量外，还需要技术人员能够对施工全过程进行科学有效的管理和控制，如钢结构部件在吊装过程中，需要严格规划设计吊装位置。钢结构建筑的主要承重和受力都依靠钢结构部件完成，一旦吊装位置出现偏差，会直接影响钢结构部件的受力情况，影响了钢结构的稳固性。

四、建筑结构设计中钢结构的有效应用途径

1.加强钢结构施工质量管理

（1）解决钢结构易腐蚀的措施

钢结构质量管理中最为主要的是抗腐蚀技术的应用。在目前国内外对钢结构抗腐蚀的研究开发中，主要通过两个途径提高钢结构抗腐蚀能力：其一是研发出较强抗腐蚀性能的涂料；其二是研发出自身具有高性能抗腐蚀能力的钢材，从而使建筑结构设计中的钢结构应用效果得以提升。已经有钢结构技术人员提出了在钢结构部件表面喷涂锌、铝等活泼金属，这种活泼在进入空气中会发生氧化反应，从而能够在钢结构部件表面形成一层氧化膜，能够有效防止钢结构部件受潮以及接触水后被腐蚀。

（2）解决钢结构不耐火和热的措施

对于钢结构不耐火和不耐高温的问题，可以运用截流方法和喷涂方法实现。截流方法主要是在钢结构部件表面增加一层保护设施，在建筑物内部出现高温和火灾等情况下，高温高热以及明火会先与外部的保护材料接触，避免了高温与明火直接与钢结构接触，起到了较好的保护作用。一般截流方法中使用的保护材料主要为抗燃不易导热的材质。喷涂法则是防火涂料直接喷在构件表面，形成保护层。

（3）解决钢结构易变性的措施

解决钢结构易变性的主要方法是使用高强度的钢材和螺栓等。钢结构施工中要考虑建筑物的使用期限以及负载情况，并结合不同钢材的厚度、承压能力、强度等级等进行匹配。一般来讲多层民用建筑承载符合要求低于高层建筑，在选择钢材时可以依据钢材类进行有针对性的选择。在对负载能力要求较高的建筑物中使用钢结构，还可以利用设计增加钢梁、钢柱等承压结构。

（4）解决钢结构焊接工艺的措施

对于焊缝产生的钢结构缺陷，可以通过先进的测试手段进行解决。目前较为有效的焊接工艺探测方式有超声波探测、射线探测以及磁粉探测等方式。上述方式都不会对钢结构焊缝造成影响和损坏，原理也基本相同，都是利用焊缝缺陷所显示的声波、射线以及磁粉形状和位置来进行检查。

2.加强钢结构施工过程管理

（1）解决钢结构施工技术的措施

在钢结构施工中要对施工人员进行全面充分的岗前培训，强化施工技术人员对钢结构知识和技能的掌握，并严格要求施工人员持证上岗。在日常管理中要委派专人进行钢结构施工检查，一旦发现施工技术问题要及时纠正。为了增强钢结构施工人员的积极性，还可以将绩效考核与钢结构施工质量等因素进行结合。

（2）解决钢结构施工设计的措施

施工设计人员要严格执行建筑施工标准，根据钢结构稳定性的要求，进行全面的钢结构设计。在计算钢结构吊装等数据时，需要保证建筑结构要求与参数的匹配性。钢结构设计要与施工图纸始终保持一致，先对建筑整体进行设计，再按照钢结构部件进行详细设计，提高钢结构设计的整体性和有效性。

五、结语

钢结构在建筑结构设计中的应用不仅极大地节约了建筑成本和时间，同时也赋予建筑物更好的外观和功能，尤其在高层建筑物建造方面有着不可比拟的优势。在钢结构作用被越来越多的建筑企业所认知的同时，钢结构在建筑结构设计中存在的问题也需要被更多的重视起来。